Защита от внешнего радиационного облучения экранированием. Стационарная защита.

Известно, что чем плотнее материал, тем больше его способность задерживать радиацию. В некоторых специализированных центрах радиационной медицины, где оказывают помощь пострадавшим, применяют хирургические столы с радиационной защитой. Защита медицинского персонала, оказывающего помощь облученным пациентам, сводится к применению стандартной хирургической одежды с некоторыми модификациями, позволяющими спасти хирурга от загрязнения радионуклидами и от проникновения α-излучения, частично от β-бета излучения, но не предохраняет от γ-излучения. В приемном отделении применяют для защиты обычные дезактивирующие методы (удаление радиоактивных веществ из раны, помещение их в укрытие и т.д.).

Защитными материалами для экранов от гамма-излучения являются элементы с высоким атомным номером и с высокой плотностью. К таким материалам относятся свинец, вольфрам и т.п. Пригодны по своим защитным свойствам, а также более экономичны и доступны металлы и сплавы среднего удельного веса (сталь, чугун и т.п.). Из строительных материалов хорошими защитными свойствами обладают обычный и тяжелый бетоны.

Хорошими поглотителями излучения являются свинец бетон и вода Деревянные стены ослабляют излучение в 2 раза, а каменные - в 10 раз.

Защита экранированием.

Этот подход является наиболее эффективным способом защиты от внешнего γ-излучения. Мощность потока этого вида радиации снижается пропорционально квадрату расстояния (метры) от источника (поверхности Земли) и кратности ослабления излучения материалом, расположенным на пути потока квантов, между источником и облучаемым (экраном). Кратность ослабления (эффективность защиты экраном) можно рассчитать по формуле:

Д_п = 0,0lP₁/(RK),

где Д_п — поглощенная доза гамма-излучения, Р/год; Р₁ — мощность излучения с поверхности Земли, мкР/ч; R — расстояние от поверхности Земли до источника излучения, м; К — кратность ослабления γ-излучения экраном (строительным материалом здания).

Расчеты показывают, что при равных размерах радиоактивной загрязненности местности жители сельских населенных мест, пригорода будут получать значительно большие дозы внешнего облучения по сравнению с городскими, проводя значительное время вне дома и проживая в деревянных одноэтажных зданиях.

Стационарные и передвижные защитные экраны предназначены для снижения уровня излучения на рабочем месте до допустимой величины. Если работу с источниками ионизирующих излучений проводят в специальном помещении — рабочей камере, то экранами служат ее стены, пол и потолок, изготовленные из защитных материалов. Такие экраны носят название стационарных. Для устройства передвижных экранов используют различные щиты, поглощающие или ослабляющие излучение.

Экраны изготавливают из различных материалов. Их толщина зависит от вида ионизирующего излучения, свойств защитного материала и необходимой кратности ослабления излучения. Величина к показывает, во сколько раз необходимо понизить энергетические показатели излучения (мощность экспозиционной дозы, поглощенную дозу, плотность потока частиц и др.), чтобы получить допустимые значения перечисленных характеристик.

Для сооружения стационарных средств защиты стен, перекрытий, потолков и т. д. используют кирпич, бетон, баритобетон и баритовую штукатурку (в их состав входит сульфат бария — BaSO₄). Эти материалы надежно защищают персонал от воздействия гамма- и рентгеновского излучения.

Для создания передвижных экранов используют различные материалы. Защита от альфа-излучения достигается применением экранов из обычного или органического стекла толщиной несколько миллиметров. Достаточной защитой от этого вида излучения является слой воздуха в несколько сантиметров. Для защиты от бета-излучения экраны изготавливают из алюминия или пластмассы (органическое стекло). От гамма- и рентгеновского излучения эффективно защищают свинец, сталь, вольфрамовые сплавы. Смотровые системы изготавливают из специальных прозрачных материалов, например, свинцового стекла. От нейтронного излучения защищают материалы, содержащие в составе водород (вода, парафин), а также бериллий, графит, соединения бора и т.д. Бетон также можно использовать для защиты от нейтронов.

Защитные сейфы применяются для хранения источников гамма-излучения. Они изготавливаются из свинца и стали. Для работы с радиоактивными веществами, обладающими альфа- и бета-активностью, используют защитные перчаточные боксы. Защитные контейнеры и сборники для радиоактивных отходов изготавливаются из тех же материалов, что и экраны — органического стекла, стали, свинца и др.

При проведении работ с источниками ионизирующих излучений опасная зона должна быть ограничена предупреждающими надписями.

Специфика защиты от нейтронного излучения.

Взаимодействие нейтронов с веществом, также как их биологическое действие на организм человека, зависит от энергии нейтронов. Сверхбыстрые нейтроны (или, по другой терминологии, нейтроны высоких энергий) после каскада взаимодействия с ядрами сбрасывают энергию, давая начало потоку быстрых нейтронов. Быстрые нейтроны, сталкиваясь с ядрами атомов водорода, образуют протоны отдачи, которые производят ионизацию атомов биологической ткани. Сами же нейтроны замедляются и поглощаются ядрами атомов биологической ткани, производя их активацию. Первоначальный сброс энергии сверхбыстрыми нейтронами также сопровождается активацией (т.е. образованием радионуклидов - наведенной радиоактивностью). Защита от нейтронов высоких энергий осуществляется за счет ядерных взаимодействий в веществе защитного экрана с последующим замедлением и поглощением нейтронов более низких энергий в водородсодержащей среде. Подходящими материалами для защитных экранов от нейтронов высоких энергий являются сталь и чугун (когда стремятся создать экран минимальных размеров), дополняемые водородосодержащими веществами, и обычный бетон (когда стремятся создать экран минимальной стоимости).

Защита от быстрых нейтронов осуществляется по принципу их замедления до тепловых на ядрах легких элементов с последующим поглощением кадмием или бором. Замедлителями могут служить вода, парафин и другие водородсодержащие вещества. В настоящее время для защиты от нейтронного излучения широкое применение получил полиэтилен в виде плит и профилированных блоков (с бором и без него).

При поглощении достаточно плотного потока тепловых нейтронов кадмием возникает интенсивное вторичное гамма-излучение. Поэтому защита от нейтронных потоков должна быть комбинированной.

Для комбинированной защиты от нейтронов и гамма-квантов используются экраны, выполненные из смеси тяжелых материалов с водой или водородсодержащими материалами, комбинация слоев тяжелых и легких материалов: железо-вода; свинец-вода; свинец-полиэтилен; железо-графит. Конструкция защитных экранов может быть разнообразной. Применяются экраны стационарные, передвижные, разборные и т.п. Разборные защитные экраны возводятся из фигурных свинцовых или чугунных блоков-кирпичей. Используют полые экраны из стальных плит с заполнением металлической дробью или бетонные формы для набора защитных стен с заполнением свинцовой или чугунной дробью, металлической высечкой, песком, рудой, гравием, парафином и т.д. Эффективность экрана должна быть проверена непосредственно измерением, и такой контроль должен быть периодическим.

На рабочих местах применяют сочетанные методы и способы защиты персонала. Защита от ионизирующей радиации персонала, работающего с любыми источниками ионизирующего излучения (радиоактивные препараты, отходы, радионуклиды, ядерные реакторы, рентгеновские установки и ускорители, дефектоскопы и т.д.) предусматривает проведение сочетанных мер профилактики.

Защита человека включает 2 аспекта:

1. Защита от внешних потоков закрытых источников излучения, основанная на взаимодействии с веществом.

2. Защита от внутреннего загрязнения (ингаляционного при вдыхании, через желудочно-кишечный тракт с пищей и водой, при попадании на кожу).

При работе с радиоактивными препаратами с небольшой активностью не всегда возникает необходимость в проведении специальных защитных мероприятий. Интенсивность от излучения точечных источников прямо пропорциональна их активности, времени облучения и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источников.

Персонал, работающий с источниками ионизирующего излучения, должен:

- использовать средства индивидуальной защиты (СИЗ);

- строго соблюдать личную гигиену;

- соблюдать правила сбора, хранения, обработки и удаления радиоактивных отходов;

- проводить дозиметрический и радиометрический контроль;

- использовать индивидуальные дозиметры-накопители;

- периодически контролировать мощность дозы на рабочем месте и смежных помещениях;

- контролировать содержание РН в воздухе помещения;

- контролировать загрязненность рабочих поверхностей, оборудования, рук, одежды;

- контролировать загрязнение сточных вод и воздуха, удаляемого из помещения в атмосферу.

Понятно, что универсального способа и средства от защиты ИИ нет, применяют защиту, соответствующую ситуации и задачам выполняемых работ. Использование только «защиты временем» или только «защиты расстоянием» может быть неосуществимо, а применение только экранирования потребует чрезвычайно больших по толщине экранов. Поэтому в некоторых случаях целесообразно совместить все эти три способа защиты.

К средствам индивидуальной защиты от ионизирующих излучений относится спецодежда — халаты, комбинезоны, полукомбинезоны и шапочки, изготовленные из хлопчатобумажной ткани. При значительном загрязнении производственного помещения радиоактивными веществами на спецодежду из ткани дополнительно надевают пленочную одежду (нарукавники, брюки, фартук, халат и т.д.)? изготовленную из пластика. Как уже сказано выше, для защиты рук следует использовать просвинцованные резиновые перчатки.

В тех случаях, когда приходится работать в условиях значительного радиационного загрязнения, для защиты персонала используют пневмокостюмы (скафандры) из пластмассовых материалов с поддувом по гибким шлангам воздуха или снабженные кислородным аппаратом. Для поддержания нормальных температурных условий в скафандре расход воздуха должен составлять 150—200 л/мин.

Для защиты органов зрения от излучения применяют очки со стеклами, содержащими специальные добавки (фосфат вольфрама или свинец), а при работе с источниками альфа- и бета-излучений глаза защищают щитками из органического стекла.

Если в воздухе находятся радиоактивные аэрозоли, то надежным средством защиты органов дыхания являются респираторы и противогазы.